Determinación de imágenes de espejos

Determinación de imágenes de espejos
Espejos planos
Un espejo (del lat. specullum) es una superficie pulida en la que al incidir la luz, se refleja siguiendo
las leyes de la reflexión.El ejemplo más sencillo es el espejo plano. En este último, un haz de rayos
de luz paralelos puede cambiar de dirección completamente en conjunto y continuar siendo un
haz de rayos paralelos, pudiendo producir así una imagen virtual de un objeto con el mismo
tamaño y forma que el real. La imagen resulta derecha pero invertida en el eje normal al
espejo.También existen espejos curvos que pueden ser cóncavos o convexos. En un espejo
cóncavo cuya superficie forma un paraboloide de revolución, todos los rayos que inciden paralelos
al eje del espejo, se reflejan pasando por el foco, y los que inciden pasando por el foco, se reflejan
paralelos al eje.Los espejos son objetos que reflejan casi toda la luz que choca contra su superficie
debido a este fenómeno podemos observar nuestra imagen en ellos.
Espejos esféricos
Un espejo esférico está caracterizado por su radio de curvatura R. En el caso de los espejos
esféricos solo existe un punto focal F=F´=R/2 cuya posición coincide con el punto medio entre el
centro del espejo y el vértice del mismo. Se encontrará a la izquierda del vértice para los espejos
cóncavos y a la derecha para los espejos convexos.El aumento del espejo será A =y´/y y dependerá
de la curvatura del espejo y de la posición del objeto. La construcción de imágenes es muy sencilla
si se utilizan los rayos principales:
•Rayo paralelo: Rayo paralelo al eje óptico que parte de la parte superior del objeto. Después de
refractarse pasa por el foco imagen.
•Rayo focal: Rayo que parte de la parte superior del objeto y pasa por el foco objeto, con lo cual se
refracta de manera que sale paralelo . Después de refractarse pasa por el foco imagen.
•Rayo radial: Rayo que parte de la parte superior del objeto y está dirigido hacia el centro de
curvatura del dioptrio. Este rayo no se refracta y continúa en la mismas dirección ya que el ángulo
de incidencia es igual a cero.
Construcción de imágenes
Los rayos de luz que se reflejan en espejos planos, forman con el espejo el mismo ángulo que
forman los rayos incidentes con el espejo. Esta propiedad de la reflexión de la luz en los espejos
planos tiene interesantes consecuencias. Todas las imágenes que se ven en los espejos planos y
en los espejos divergentes y algunas de las formadas por espejos convergentes parecen estar "al
otro lado del espejo". Estas imágenes se forman por la prolongación de rayos de luz y no por rayos
de luz reales. Por este motivo, este tipo de imágenes se llaman imágenes virtuales. Por ejemplo,
es fácil ver que las imágenes de los objetos se forman detrás de los espejos de tal modo que la
recta que une al objeto y la imagen es perpendicular a la superficie del espejo y la distancia entre
el objeto y el espejo es igual a la distancia entre la imagen y el espejo.
ECUACIONES DE LOS ESPEJOS ESFERICOS
Es posible encontrar una ecuación que relacione la distancia de la imagen al espejo d1, distancia
de objeto al espejo d0, tamaño o altura de la imagen h1, tamaño o altura del objeto h0, y la
distancia focal f , esta ecuaciones son practicas en la construcción de los espejos.
En la siguiente figura se representa un espejo cóncavo, un objeto su imagen y dos rayos con sus
respectivos reflejosCONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJOS CONVEXOS
En los espejos convexos la imagen formada siempre tiene la misma característica:virtual (porque la
observamos detrás del espejo).Derecha y mas pequeña que el objeto.
•cuando el rayo incide en forma paralela, se refleja como si proviniera del foco, detrás del espejo
• E l segundo rayo se traza como si viniera del centro de curvatura y se reflejara hasta el objeto
CONSTRUCCIÓN DE IMÁGENES EN ESPEJOS CÓNCAVOS
La superficie interna de una cuchara es un espejo cóncavo. cada rayo que incide sobre su
superficie cumple la ley de refleccion. es como si un numero muy grande de espejos pequeños y
planos se montaran sobre la superficie esférica en donde, cada espejo plano es perpendicular al
radio de la circuferencia a la que pertenece.
Para determinar las imágenes de objetos en los espejos cóncavo resulta practico trazar los rayos
notables que provienen del extremo superior de la persona tal como se muestra en la figura
anterior.
ESPEJOS ESFÉRICOS
Los espejos esféricos son casquetes de superficies esféricas regularmente reflectoras. de acuerdo
con la cara del casquete por donde incida la luz. el espejo puede ser cóncavo o convexo.En un
espejo cóncavo la superficie reflectora es la parte interior de la superficie esférica. En uno
convexo, la luz incide por la parte exterior de la superficie esférica. Tal como lo muestra la
siguiente figura.
Aberraciones: se dice que un sistema óptico, y en particular un espejo esférico, produce
aberraciones cuando da imágenes que no son semejantes al objeto, es decir, cuando da imágenes
deformadas de los objetos. En los espejos esféricos estas deformaciones se presentan siempre,
salvo para ciertas posiciones particulares del objeto reducido a un punto, pero la perfección de las
imágenes aumenta reduciendo la abertura del espejo y limitando los rayos que inciden sobre el a
los que e inclinan muy poco respecto al eje. Estos rayos, que distando poco del eje, don paralelos a
el, o están muy poco inclinados, se llaman rayos centrales; todo otro rayo se llama no central.
Algunos llaman periféricos a los paralelos al eje principal que inciden en el borde del espejo, es
decir, en la periferia.
Cuando la imagen es exactamente igual al objeto el sistema óptico se llama estigmatico; si
en cambio la imagen no es igual al objeto, o produce, a veces, dos imágenes de un objeto, el
sistema se llama astigmático.
La diferencia que existe entre la imagen y el objeto se llama aberración.
En los espejos planos el objeto es igual a la imagen. O sea que estos espejos son
estigmaticos.
Determinación en imágenes en lebtes
Las lentes son objetos transparentes (normalmente de vidrio), limitados por dos superficies, de las
que al menos una es curva.
Las lentes más comunes están basadas en el distinto grado de refracción que experimentan los
rayos al incidir en puntos diferentes del lente. Entre ellas están las utilizadas para corregir los
problemas de visión en gafas, anteojos o lentillas. También se usan lentes, o combinaciones de
lentes y espejos, en telescopios y microscopios. El primer telescopio astronómico fue construido
por Galileo Galilei usando una lente convergente (lente positiva) como objetivo y otra divergente
(lente negativa) como ocular. Existen también instrumentos capaces de hacer converger o divergir
otros tipos de ondas electromagnéticas y a los que se les denomina también lentes. Por ejemplo,
en los microscopios electrónicos las lentes son de carácter magnético.
En astrofísica es posible observar fenómenos de lentes gravitatorias, cuando la luz procedente de
objetos muy lejanos pasa cerca de objetos masivos, y se curva en su trayectoria.
Una lente es un medio transparente limitado por dos superficies de las cuales al menos
una es curva. Una onda incidente sufre dos refracciones al pasar a través de la lente.
Una lente delgada es una lente cuyo grosor es pequeño comparado con los radios de
curvatura de sus superficies.
Hay dos tipos de lentes: convergentes y divergentes.
Convergentes: son más gruesas en el centro que en los extremos. Se representan
esquemáticamente con una línea con dos puntas de flecha en los extremos.
Según el valor de los radios de las caras pueden ser: biconvexas (1), plano convexas (2) y
menisco convergente (3).
Divergentes: Son más delgadas en la parte central que en los extremos. Se representan
esquemáticamente por una línea recta acabada en dos puntas de flecha invertidas.
Se define además la potencia de una lente como la inversa de su distancia focal imagen P=1/f´ y
mide la mayor o menor convergencia de los rayos emergentes, a mayor potencia mayor
convergencia de los rayos. La unidad de potencia de una lente es la dioptría, que se define como la
potencia de una lente cuya distancia focal es de un metro.
Partiendo de la ecuación fundamental del dioptrio y teniendo en cuenta que al pasar un rayo por
una lente atraviesa dos dioptrios, suponemos siempre que la lente está en el aire (n = 1) y
llamaremos n al índice de refracción del material con el que está construida la lente.
Centro óptico de una lente
El centro óptico de un lente es el punto donde la luz pasa
a través del lente y no se desvía, sino viaja en línea
recta. Los lentes para gafas son cóncavos para corregir
la miopía o convexos para ayudar con la hipermetropía.
Ambos tipos de lentes tienen un centro óptico que se coloca
directamente frente a la pupila. Se debe tener cuidado
cuando se determina el centro óptico del lente.
Foco de una lente
En óptica geométrica un foco es el punto donde convergen los rayos
de luz originados desde un punto en el objeto observado.1 Aunque el
foco es conceptualmente un punto, físicamente el foco tiene una
extensión espacial, llamada círculo borroso. Este enfoque no ideal
puede ser causado por aberraciones ópticas en la imagen. En
ausencia de aberraciones de importancia, el menor círculo borroso
posible es el disco de Airy, el cual es causado por difracción de la
apertura del sistema óptico. Las aberraciones tienden a hacerse
peores en la medida en que aumenta el diámetro de la apertura,
mientras que el disco de Airy es menor en aperturas grandes.
Una imagen, o punto de imagen, se dice que está en foco si la luz de
los puntos del objeto es convergida lo más posible en la imagen, y
fuera de foco si la luz no es bien convergida. El límite entre esto es
algunas veces definido usando un criterio denominado círculo de
confusión. Si un haz de rayos estrecho que se propaga en la dirección
del eje óptico incide sobre la superficie esférica de un espejo o una
lente delgada, los rayos se reflejan o refractan de forma que se
cortan, o parecen cortarse, en un punto situado sobre el eje óptico.
La distancia entre ese punto (foco) y el espejo o lente se denomina
distancia focal. Si las dos superficies de una lente no son iguales,
ésta puede tener dos distancias focales, según cuál sea la
superficie sobre la que incide la luz.
Potencia de un lente
En Óptica, se denomina potencia, potencia óptica, potencia
de refracción, o convergencia a la magnitud física que
mide la capacidad de una lente o de un espejo para hacer
converger o divergir un haz de luz incidente. Es igual al
inverso de la distancia focal del elemento medida en
metros. Al igual que ocurre con la focal, la potencia es
positiva para lentes convergentes y negativa para las
divergentes. Suele medirse en dioptrías, unidad igual al
inverso del metro
proyector
Proyector de TRC
El proyector de tubo de rayos catódicos típicamente tiene tres
tubos catódicos de alto rendimiento, uno rojo, otro verde y otro
azul, y la imagen final se obtiene por la superposición de las tres
imágenes (síntesis aditiva) en modo analógico. Ventajas: es la más
antigua, pero es la más extendida en aparatos de televisión.
Inconvenientes: al ser la más antigua, está en extinción en favor de
los otros sistemas descritos en este punto. Los proyectores de TRC
son adecuados solamente para instalaciones fijas ya que son muy
pesados y grandes, además tienen el inconveniente de la complejidad
electrónica y mecánica de la superposición de colores
Cámara foyografica
Una cámara fotográfica o cámara de fotos es un dispositivo
utilizado para capturar imágenes o fotografías. Es un mecanismo
antiguo para proyectar imágenes, en el que una habitación entera
desempeñaba las mismas funciones que una cámara fotográfica
actual por dentro, con la diferencia que en aquella época no había
posibilidad de guardar la imagen a menos que ésta se trazara
manualmente. Las cámaras actuales pueden ser sensibles al
espectro visible o a otras porciones del espectro electromagnético
y su uso principal es capturar la imagen que se encuentra en el
campo visual. Las cámaras fotográficas constan de una cámara
oscura cerrada, con una abertura en uno de los extremos para que
pueda entrar la luz, y una superficie plana de formación de la
imagen o de visualización para capturar la luz en el otro extremo.
La mayoría de las cámaras fotográficas tienen un objetivo formado
de lentes, ubicado delante de la abertura de la cámara
fotográfica para controlar la luz entrante y para enfocar la
imagen, o parte de la imagen. El diámetro de esta abertura
(conocido como apertura) suele modificarse con un diafragma,
aunque algunos objetivos tienen apertura fija. Mientras que la
apertura y el brillo de la escena controlan la cantidad de luz que
entra por unidad de tiempo, en la cámara durante el proceso
fotográfico, el obturador controla el lapso en que la luz incide en
la superficie de grabación. Por ejemplo, en situaciones con poca luz,
la velocidad de obturación será menor (mayor tiempo abierto) para
permitir que la película reciba la cantidad de luz necesaria para
asegurar una exposición correcta.
microscopio
El microscopio (de micro-, pequeño, y scopio, σκοπεω, observar) es un
instrumento que permite observar objetos que son demasiado
pequeños para ser vistos a simple vista. El tipo más común y el
primero que se inventó es el microscopio óptico. Se trata de un
instrumento óptico que contiene dos o más lentes que permiten
obtener una imagen aumentada del objeto y que funciona por
refracción. La ciencia que investiga los objetos pequeños utilizando
este instrumento se llama microscopía.Microscopio compuesto
fabricado hacia 1751 por Magny. Proviene del laboratorio del duque
de Chaulnes y pertenece al Museo de Artes y Oficios, París.
El microscopio fue inventado por Zacharias Janssen en 1590. En 1665
aparece en la obra de William Harvey sobre la circulación
sanguínea al mirar al microscopio los capilares sanguíneos y
Robert Hooke publica su obra Micrographia.En 1665 Robert Hooke
observó con un microscopio un delgado corte de corcho y notó que el
material era poroso, en su conjunto, formaban cavidades poco
profundas a modo de celditas a las que llamó células. Se trataba
de la primera observación de células muertas. Unos años más tarde,
Marcello Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células
vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.
A mediados del siglo XVII un holandés, Anton van Leeuwenhoek,
utilizando microscopios simples de fabricación propia, describió por
primera vez protozoos, bacterias, espermatozoides y glóbulos
rojos. El microscopista Leeuwenhoek, sin ninguna preparación
científica, puede considerarse el fundador de la bacteriología.
Tallaba él mismo sus lupas, sobre pequeñas esferas de cristal,
cuyos diámetros no alcanzaban el milímetro (su campo de visión era
muy limitado, de décimas de milímetro). Con estas pequeñas distancias
focales alcanzaba los 275 aumentos. Observó los glóbulos de la
sangre, las bacterias y los protozoos; examinó por primera vez los
glóbulos rojos y descubrió que el semen contiene espermatozoides.
Durante su vida no reveló sus métodos secretos y a su muerte, en
1723, 26 de sus aparatos fueron cedidos a la Royal Society de
Londres.
Durante el siglo XVIII continuó el progreso y se lograron objetivos
acromáticos por asociación de Chris Neros y Flint Crown obtenidos en
1740 por H. M. Hall y mejorados por John Dollond. De esta época son
los estudios efectuados por Isaac Newton y Leonhard Euler. En el
siglo XIX, al descubrirse que la dispersión y la refracción se podían
modificar con combinaciones adecuadas de dos o más medios ópticos,
se lanzan al mercado objetivos acromáticos excelentes.Durante el
siglo XVIII el microscopio tuvo diversos adelantos mecánicos que
aumentaron su estabilidad y su facilidad de uso, aunque no se
desarrollaron por el momento mejoras ópticas. Las mejoras más
importantes de la óptica surgieron en 1877, cuando Ernst Abbe
publicó su teoría del microscopio y, por encargo de Carl Zeiss,
mejoró la microscopía de inmersión sustituyendo el agua por aceite
de cedro, lo que permite obtener aumentos de 2000. A principios de los
años 1930 se había alcanzado el límite teórico para los
microscopios ópticos, no consiguiendo estos aumentos superiores a
500X o 1,000X. Sin embargo, existía un deseo científico de observar
los detalles de estructuras celulares (núcleo, mitocondria, etc.).
El microscopio electrónico de transmisión (TEM) fue el primer tipo de
microscopio electrónico desarrollado. Utiliza un haz de electrones
en lugar de luz para enfocar la muestra consiguiendo aumentos de
100.000X. Fue desarrollado por Max Knoll y Ernst Ruska en Alemania
en 1931. Posteriormente, en 1942 se desarrolla el microscopio
electrónico de barrido
Telescopio
Se denomina telescopio (gr. τηλε 'lejos' y σκοπέω, 'observar') al
instrumento óptico que permite ver objetos lejanos con mucho más
detalle que a simple vista al captar radiación electromagnética,
tal como la luz. Es una herramienta fundamental de la astronomía,
y cada desarrollo o perfeccionamiento del telescopio ha sido
seguido de avances en nuestra comprensión del Universo.Gracias al
telescopio —desde que Galileo Galilei en 1610 lo usó para ver a la
Luna, el planeta Júpiter y las estrellas— el ser humano pudo, por
fin, empezar a conocer la verdadera naturaleza de los objetos
astronómicos que nos rodean y nuestra ubicación en el Universo.